Question

取铜、锌混合粉末，在空气中充分灼烧后，加入稀硫酸至固体恰好溶解，再加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，得到滤渣和滤液．
（1）滤渣中一定有

 

，滤液中溶质一定有

 

，反应后溶液质量比原来混合溶液的质量

 

（填“大”或“小”）．
（2）设计实验方案，探究滤渣成分和与滤渣成分对应的滤液中溶质成分，写出实验操作、预期现象及结论．
（3）将质量分数为7.3%的稀盐酸滴入盛有10g氢氧化钠溶液（滴有2滴酚酞试液）的烧杯中，恰好完全反应时消耗此稀盐酸的质量为5g，回答并计算：
①恰好完全反应的现象为

 

；
②求所得溶液中溶质的质量分数（酚酞试液质量不计）．

Answer 1

考点：金属的化学性质,化学实验方案设计与评价,有关溶质质量分数的简单计算,根据化学反应方程式的计算

专题：溶质质量分数与化学方程式相结合的计算,金属与金属材料

分析：在金属活动性顺序中，排在氢前面的金属能与酸反应生成氢气，排在氢后面的金属则不能与酸反应；位置靠前的金属一般可以将位于其后的金属从它们的盐溶液中置换出来．根据金属与酸反应、金属与盐溶液反应的情况，来判断和探究反应后滤液和滤渣的成分．
根据酚酞试液在酸性或中性溶液中显无色，在碱性溶液中显红色；恰好完全反应时的溶液是中性溶液．氢氧化钠溶液和稀盐酸的质量和即为所得溶液的质量，根据溶质质量分数的计算公式可以计算出所得溶液中溶质的质量分数．

解答：解：（1）取铜、锌混合粉末，在空气中充分灼烧后，生成对应的金属氧化物，再加入稀硫酸至固体恰好溶解后，生成对应的硫酸盐，即：硫酸铜溶液和硫酸锌溶液；“再加入一定量的铁粉”时，我们根据“在金属活动性顺序中，位置靠前的金属一般可以将位于其后的金属从它们的盐溶液中置换出来”，可以得知铁能把铜置换出来，而不能把锌置换出来，所以滤渣中一定含有铜；根据铁与硫酸铜溶液反应的化学方程式可以知道反应后生成硫酸亚铁和铜，所以滤液中一定有反应后生成的硫酸亚铁和未参加反应的硫酸锌溶液，
故答案为：铜；硫酸锌、硫酸亚铁；
（2）根据“在金属活动性顺序中，排在氢前面的金属能与酸反应生成氢气，排在氢后面的金属则不能与酸反应”，我们可以利用向滤渣中加入稀盐酸的办法，通过反应是否有气泡生成来判断滤渣中是否含有铁；根据“在金属活动性顺序中，位置靠前的金属一般可以将位于其后的金属从它们的盐溶液中置换出来”，我们利用铁与硫酸铜溶液反应时，有红色固体出现这一现象来确定反应后的滤液中是否还含有硫酸铜溶液．
故答案为：向滤渣中加入稀盐酸，若有气泡产生，则滤渣为 Cu、Fe，滤液为ZnSO₄、FeSO₄；若无气泡，滤渣为Cu，向滤液中加入铁片，有红色固体出现，滤液为ZnSO₄、FeSO₄、CuSO₄；若无红色固体出现，则滤液为ZnSO₄、FeSO₄．
（3）酚酞在碱性溶液中显红色，在中性溶液中显无色．恰好完全反应时溶液由碱性变为中性，因此溶液由红色变成无色．
设氢氧化钠溶液中溶质的质量为x，生成氯化钠的质量为y．
NaOH+HCl═NaCl+H₂O
    36.5  58.5
  5g×7.3%  x
则

36.5

58.5

=

5g×7.3%

x

，解得x=0.585g．
（3）所得溶液中溶质的质量分数为

0.585g

10g+5g

×100%=3.9%
故答案为：
（1）Cu； ZnSO₄、FeSO₄； 小
（2）向滤渣中加入稀盐酸，若有气泡产生，则滤渣为 Cu、Fe，滤液为ZnSO₄、FeSO₄；若无气泡，滤渣为Cu，向滤液中加入铁片，有红色固体出现，滤液为ZnSO₄、FeSO₄、CuSO₄；若无红色固体出现，则滤液为ZnSO₄、FeSO₄．
（3）①烧杯内液体由红色变成了无色；②3.9%

点评：本题从置换反应能否发生的角度考查了金属活动性顺序及其应用，是一道综合性较强的好题．